61000-4-30 - VDE

NORME
INTERNATIONALE
INTERNATIONAL
STANDARD
CEI
IEC
61000-4-30
Première édition
First edition
2003-02
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM
BASIC EMC PUBLICATION
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 4-30:
Techniques d'essai et de mesure –
Méthodes de mesure de la qualité
de l'alimentation
Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 4-30:
Testing and measurement techniques –
Power quality measurement methods
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utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé,
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Com mission Electrotechnique Internationale
International Electrotechnical Com m ission
Международная Электротехническая Комиссия
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–2–
61000-4-30 © CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS ................................................................................................................... 4
INTRODUCTION .................................................................................................................... 6
1
Domaine d’application ...................................................................................................... 8
2
Références normatives .................................................................................................... 8
3
Définitions.......................................................................................................................10
4
Généralités .....................................................................................................................18
5
4.1 Classes de méthodes de mesure ...........................................................................18
4.2 Organisation des mesures......................................................................................18
4.3 Valeurs électriques à mesurer ................................................................................18
4.4 Agrégation des intervalles de temps de mesure......................................................20
4.5 Processus d’agrégation des mesures .....................................................................20
4.6 Incertitude d’horloge ..............................................................................................22
4.7 Concept de «marquage» ........................................................................................22
Paramètres de qualité de l’alimentation ...........................................................................24
5.1
5.2
5.3
5.4
6
Fréquence industrielle ............................................................................................24
Amplitude de la tension d’alimentation....................................................................24
Papillotement («flicker») ........................................................................................26
Creux de la tension d’alimentation et surtensions temporaires à fréquence
industrielle .............................................................................................................28
5.5 Coupures de la tension d’alimentation ....................................................................32
5.6 Tensions transitoires ..............................................................................................34
5.7 Déséquilibre de la tension d’alimentation ................................................................34
5.8 Harmoniques de tension ........................................................................................36
5.9 Interharmoniques de tension ..................................................................................36
5.10 Amplitude des signaux de télécommande centralisée .............................................38
5.11 Variations rapides de tension .................................................................................38
5.12 Mesure des paramètres de «valeur basse» et de «valeur haute» de la tension
(«tension haute» et de «tension basse») ................................................................38
Domaine de variation des grandeurs d’influence et vérification de la conformité ...............40
6.1
6.2
Domaine de variation des grandeurs d’influence .....................................................40
Vérification de la réalisation des méthodes de mesure............................................42
Annexe A (informative) Mesures de la qualité de l’alimentation – Informations et lignes
directrices .......................................................................................................................46
A.1
A.2
A.3
A.4
A.5
A.6
A.7
A.8
A.9
Recommandations d’installation .............................................................................46
Transducteurs........................................................................................................52
Tensions et courants transitoires............................................................................58
Variations rapides de tension .................................................................................64
Courant .................................................................................................................64
Indications pour l’application contractuelle des mesures de la qualité de
l’alimentation .........................................................................................................70
Application à la recherche de pannes .....................................................................78
Application à des traitements statistiques ...............................................................80
Caractéristiques des creux de tension ....................................................................82
Bibliographie .........................................................................................................................88
61000-4-30 © IEC:2003
–3–
CONTENTS
FOREWORD .......................................................................................................................... 5
INTRODUCTION .................................................................................................................... 7
1
Scope .............................................................................................................................. 9
2
Normative references ....................................................................................................... 9
3
Definitions.......................................................................................................................11
4
General...........................................................................................................................19
5
4.1 Classes of measurement performance ...................................................................19
4.2 Organization of the measurements .........................................................................19
4.3 Electrical values to be measured ............................................................................19
4.4 Measurement aggregation over time intervals.........................................................21
4.5 Measurement aggregation algorithm.......................................................................21
4.6 Time-clock uncertainty ...........................................................................................23
4.7 Flagging concept....................................................................................................23
Power quality parameters ................................................................................................25
6
5.1 Power frequency ....................................................................................................25
5.2 Magnitude of the supply voltage .............................................................................25
5.3 Flicker ...................................................................................................................27
5.4 Supply voltage dips and swells ...............................................................................29
5.5 Voltage interruptions ..............................................................................................33
5.6 Transient voltages .................................................................................................35
5.7 Supply voltage unbalance.......................................................................................35
5.8 Voltage harmonics .................................................................................................37
5.9 Voltage interharmonics ..........................................................................................37
5.10 Mains signalling voltage on the supply voltage ........................................................39
5.11 Rapid voltage changes ...........................................................................................39
5.12 Measurement of underdeviation and overdeviation parameters ...............................39
Range of influence quantities and implementation verification..........................................41
6.1
6.2
Range of influence quantities .................................................................................41
Implementation verification.....................................................................................43
Annex A (informative) Power quality measurements – Issues and guidelines .........................47
A.1
A.2
A.3
A.4
A.5
A.6
A.7
A.8
A.9
Installation precautions ..........................................................................................47
Transducers...........................................................................................................53
Transient voltages and currents .............................................................................59
Rapid voltage changes ...........................................................................................65
Current ..................................................................................................................65
Guidelines for contractual applications of power quality measurements...................71
Trouble-shooting applications.................................................................................79
Statistical survey applications.................................................................................81
Voltage dip characteristics .....................................................................................83
Bibliography ..........................................................................................................................89
–4–
61000-4-30 © CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE (CEM) –
Partie 4-30: Techniques d’essai et de mesure –
Méthodes de mesure de la qualité de l’alimentation
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation internationale de normalisation
composée de l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour
objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l’électricité et de l’électronique. À cette fin et en plus d’autres activités, la CEI publie des Normes
internationales. Leur préparation est confiée aux comités d’études; il est permis à tout Comité national intéressé
par le sujet traité de participer à ces travaux préparatoires. Les organisations internationales, gouvernementales
et non gouvernementales qui assurent la liaison avec la CEI participent également à cette préparation. La
CEI travaille en collaboration étroite avec l’Organisation internationale de normalisation (ISO), conformément
aux conditions de l’accord passé entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études..
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d’encourager l’unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s’engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure du possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains éléments de la présente Norme internationale peuvent faire l’objet
de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61000-4-30 a été préparée par le sous-comité 77A: Phénomènes
basse fréquence, du comité d’étude 77 de la CEI: Compatibilité électromagnétique.
Elle constitue la partie 4-30 de la CEI 61000. Elle a le statut de publication fondamentale en
CEM conformément au guide 107 de la CEI.
Le texte de la présente norme est issu des documents suivants:
FDIS
Rapport de vote
77A/398/FDIS
77A/402/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l’approbation de la présente norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2005. À cette
date, la publication sera:
•
reconduite;
•
supprimée;
•
remplacée par une édition révisée, ou
•
amendée.
61000-4-30 © IEC:2003
–5–
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) –
Part 4-30: Testing and measurement techniques –
Power quality measurement methods
FOREWORD
1)
The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2)
The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3)
The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the
form of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4)
In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5)
The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
instrument declared to be in conformity with one of its standards.
6)
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61000-4-30 has been prepared by subcommittee 77A: Lowfrequency phenomena, of IEC technical committee 77: Electromagnetic compatibility.
This standard forms part 4-30 of IEC 61000. It has the status of a basic EMC publication in
accordance with IEC Guide 107.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS
Report on voting
77A/398/FDIS
77A/402/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2005. At this date, the publication will be
•
reconfirmed;
•
withdrawn;
•
replaced by a revised edition, or
•
amended.
–6–
61000-4-30 © CEI:2003
INTRODUCTION
La CEI 61000 est publiée sous forme de plusieurs parties conformément à la structure
suivante:
Partie 1: Généralités
Considérations générales (introduction, principes fondamentaux)
Définitions, terminologie
Partie 2: Environnement
Description de l’environnement
Classification de l’environnement
Niveaux de compatibilité
Partie 3: Limites
Limites d’émission
Limites d’immunité (dans la mesure où elles ne tombent pas sous la responsabilité des
comités produits)
Partie 4: Techniques d’essai et de mesure
Techniques de mesure
Techniques d’essai
Partie 5: Directives d’installation et d’atténuation
Guide d’installation
Méthodes et dispositifs d’atténuation
Partie 6: Normes génériques
Partie 9: Divers
Chaque partie est ensuite subdivisée en plusieurs parties, publiées soit comme Normes
internationales, soit comme spécifications techniques ou rapports techniques, dont certaines
ont déjà été publiées en tant que sections D’autres seront publiées avec le numéro de la partie
suivi d’un tiret et complété d’un second chiffre identifiant la subdivision (exemple: 61000-6-1).
61000-4-30 © IEC:2003
–7–
INTRODUCTION
IEC 61000 is published in separate parts according to the following structure:
Part 1: General
General considerations (introduction, fundamental principles)
Definitions, terminology
Part 2: Environment
Description of the environment
Classification of the environment
Compatibility levels
Part 3: Limits
Emission limits
Immunity limits (in so far as they do not fall under the responsibility of the product
committees)
Part 4: Testing and measurement techniques
Measurement techniques
Testing techniques
Part 5: Installation and mitigation guidelines
Installation guidelines
Mitigation methods and devices
Part 6: Generic standards
Part 9: Miscellaneous
Each part is further subdivided into several parts, published either as International Standards
or as Technical Specifications or Technical Reports, some of which have already been
published as sections. Others will be published with the part number followed by a dash and
completed by a second number identifying the subdivision (example: 61000-6-1).
–8–
61000-4-30 © CEI:2003
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE (CEM) –
Partie 4-30: Techniques d’essai et de mesure –
Méthodes de mesure de la qualité de l’alimentation
1
Domaine d’application
La présente partie de la CEI 61000-4 définit les méthodes de mesure des paramètres de
qualité de l’alimentation des réseaux à courant alternatif 50/60 Hz et la façon d’interpréter les
résultats.
Pour chaque type de paramètre concerné, les méthodes de mesure sont décrites. Elles
permettent d’obtenir des résultats fiables, reproductibles et comparables, ceci, quel que soit
l’instrument utilisé en conformité avec la présente norme et quelles que soient ses conditions
d’environnement. La présente norme porte sur les méthodes de mesure destinées aux
mesures sur site.
La mesure des paramètres couverts par la présente norme se limite aux phénomènes
susceptibles de se propager sur un réseau d’énergie électrique. Ils concernent selon les cas
ceux relatifs à la tension et/ou au courant.
Les paramètres de qualité de l’alimentation pris en compte dans le présent document sont la
fréquence, l’amplitude de la tension d’alimentation, le papillotement («flicker»), les creux et les
surtensions temporaires d’alimentation, les coupures de tension, les tensions transitoires, le
déséquilibre de tension d’alimentation, les harmoniques et interharmoniques de tension et de
courant, les signaux transmis sur la tension d’alimentation et les variations rapides de tension.
En fonction de l’objet de la mesure, les mesures peuvent porter soit sur une partie des
phénomènes de cette liste, soit sur l’ensemble.
La présente norme définit des méthodes de mesure mais ne constitue pas une spécification de
réalisation. Les essais de précision dans le domaine de variation des grandeurs d’influence de
la présente norme sont utilisés comme exigence fonctionnelle.
La présente norme indique des méthodes de mesure sans fixer de seuils.
Les effets des transducteurs placés entre le réseau et l’appareil de mesure sont pris en
compte mais non traités en détail dans la présente norme. Les précautions à prendre pour
installer des instruments de mesure sur des circuits sous tension sont indiquées dans la
présente norme.
2
Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non
datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60050(161), Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 161: Compatibilité
électromagnétique
61000-4-30 © IEC:2003
–9–
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) –
Part 4-30: Testing and measurement techniques –
Power quality measurement methods
1
Scope
This part of IEC 61000-4 defines the methods for measurement and interpretation of results for
power quality parameters in 50/60 Hz a.c. power supply systems.
Measurement methods are described for each relevant type of parameter in terms that will
make it possible to obtain reliable, repeatable and comparable results regardless of the
compliant instrument being used and regardless of its environmental conditions. This standard
addresses measurement methods for in situ measurements.
Measurement of parameters covered by this standard is limited to those phenomena that can
be conducted in a power system. These include the voltage and/or current parameters, as
appropriate.
The power quality parameters considered in this standard are power frequency, magnitude of
the supply voltage, flicker, supply voltage dips and swells, voltage interruptions, transient
voltages, supply voltage unbalance, voltage and current harmonics and interharmonics, mains
signalling on the supply voltage and rapid voltage changes. Depending on the purpose of the
measurement, all or a subset of the phenomena on this list may be measured.
This standard is a performance specification, not a design specification. The uncertainty tests
in the ranges of influence quantities in this standard determine the performance requirements.
This standard gives measurement methods but does not set thresholds.
The effects of transducers being inserted between the power system and the instrument are
acknowledged but not addressed in detail in this standard. Precautions on installing monitors
on live circuits are addressed.
2
Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For
dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of
the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050(161), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 161: Electromagnetic compatibility
– 10 –
61000-4-30 © CEI:2003
CEI 60050-300, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Mesures et appareils de
mesure électriques et électroniques – Partie 311: Termes généraux concernant les mesures –
Partie 312: Termes généraux concernant les mesures électriques – Partie 313: Types
d’appareils électriques de mesure – Partie 314: Termes spécifiques selon le type d’appareil
CEI 61000-2-4, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2-4: Environnement – Niveaux
de compatibilité dans les installations industrielles pour les perturbations conduites à basse
fréquence – Publication fondamentale en CEM
CEI 61000-3-8, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 3: Limites – Section 8: Transmission de signaux dans les installations électriques à basse tension – Niveaux d’émission,
bandes de fréquences et niveaux de perturbations électromagnétiques
CEI 61000-4-7:2002, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4-7: Techniques d’essai
et de mesure – Guide général relatif aux mesures d’harmoniques et d’interharmoniques, ainsi
qu’à l’appareillage de mesure, applicable aux réseaux d’alimentation et aux appareils qui y sont
raccordés – Publication fondamentale en CEM
CEI 61000-4-15, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4: Techniques d’essai et de
mesure – Section 15: Flickermètre – Spécifications fonctionnelles et de conception
CEI 61180 (toutes les parties), Techniques des essais à haute tension pour matériels à basse
tension
3
Définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 61000, les définitions suivantes s’appliquent,
ainsi que les définitions de la CEI 60050(161).
3.1
voie (de mesure)
ensemble des dispositifs de mesure associés à une mesure individuelle
NOTE «Voies» et «phases» n’ont pas la même signification. Une voie de mesure correspond par définition à une
différence de potentiel entre deux conducteurs. Une phase correspond à un simple conducteur. Dans les systèmes
polyphasés, une voie de mesure peut être entre deux phases ou entre une phase et le neutre, ou entre une phase
et la terre.
3.2
tension d’entrée déclarée, U din
valeur obtenue à partir de la tension d’alimentation déclarée d’un rapport de transformation
3.3
tension d’alimentation déclarée, U c
la tension d’alimentation déclarée U c est généralement la tension nominale U n du réseau. Si,
par suite d’un accord entre le distributeur et le client, la tension d’alimentation appliquée à ses
bornes diffère de la tension nominale, alors, cette tension correspond à la tension d’alimentation déclarée U c
3.4
seuil de creux
valeur de tension spécifiée pour permettre de détecter le début et la fin d’un creux de tension
3.5
données marquées
pour tout intervalle de temps de mesure au cours duquel se produisent des coupures, des
creux ou des surtensions temporaires à fréquence industrielle, le résultat de la mesure
effectuée sur tous les autres paramètres au cours de cet intervalle de temps est marqué
61000-4-30 © IEC:2003
– 11 –
IEC 60050-300, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Electrical and electronic
measurements and measuring instruments – Part 311: General terms relating to measurements
– Part 312: General terms relating to electrical measurements – Part 313: Types of electrical
measuring instruments – Part 314: Specific terms according to the type of instrument
IEC 61000-2-4, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-4: Environment – Compatibility
levels in industrial plants for low-frequency conducted disturbances – Basic EMC publication
IEC 61000-3-8, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3: Limits – Section 8: Signalling on
low-voltage electrical installations – Emission levels, frequency bands and electromagnetic
disturbance levels
IEC 61000-4-7:2002, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-7: Testing and measurement techniques – General guide on harmonics and interharmonics measurements and
instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto – Basic EMC
publication
IEC 61000-4-15, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement
techniques – Section 15: Flickermeter – Functional and design specifications
IEC 61180 (all parts), High-voltage test techniques for low voltage equipment
3
Definitions
For the purpose of this part of IEC 61000 the following definitions apply, together with the
definitions of IEC 60050(161).
3.1
channel
individual measurement path through an instrument
NOTE “Channel” and “phase” are not the same. A voltage channel is by definition the difference in potential
between 2 conductors. Phase refers to a single conductor. On polyphase systems, a channel may be between 2
phases, or between a phase and neutral, or between a phase and earth.
3.2
declared input voltage, U din
value obtained from the declared supply voltage by a transducer ratio
3.3
declared supply voltage, U c
declared supply voltage U c is normally the nominal voltage U n of the system. If by agreement
between the supplier and the customer a voltage different from the nominal voltage is applied
to the terminal, then this voltage is the declared supply voltage U c
3.4
dip threshold
voltage magnitude specified for the purpose of detecting the start and the end of a voltage dip
3.5
flagged data
for any measurement time interval in which interruptions, dips or swells occur, the measurement results of all other parameters made during this time interval are flagged